地球是一个奇迹
探索者|美国
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吴健雄(CHIEN-SHIUNG WU)被称为“物理学第一夫人”,她通过在美国曼哈顿计划和其他一系列开创性实验改变了核科学。|AGE FOTOSTOCK
1957年,一群物理学巨头聚集在普林斯顿演讲厅,演讲者是一位身材单薄的华裔女性,台下听者有“原子弹之父”奥本海默。
当她向人群陈述她最近的实验成果后,她问大家是否有任何问题。一位参与者事后回忆道:“现场先是沉默了两分钟,然后爆发了雷鸣般的掌声,所有人都起立鼓掌。”
这位女士就是吴健雄(Chien-Shiung Wu),她的实验刚刚摧毁了物理学领域的一个长期支柱——这个概念对科学家理解周围的世界至关重要。
作为该理论的创始人之一,她的研究让她载入史册。但在今天,围绕她身上的故事已超越了这些理论本身。
从中国到美国
1912年,吴健雄出生在中国上海,受到工程师父亲的影响,她很早就接受了正规教育,这与当时很多女性不同。
作为一名受训的年轻教师,她在学校表现出色,但她并不满足于教书。她被数学和科学所吸引,尤其是对玛丽·居里(Marie Curie)等女科学家的故事着迷。
1930年,她考入国立中央大学(National Central University)攻读数学,随后转到了物理系,在此正式开启了她的研究之路。
那是一个物理领域和中国社会都在发生巨变的时代。
国内的动荡和与战争中断了吴健雄的研究生涯。在导师的帮助下,她决定移民美国攻读研究生,这一走就是36年,她再也没能见到她的父母。
起初,吴健雄打算去密歇根大学( University of Michigan),但那里的一个学生中心禁止女生从前门进入。参观完加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)后,她彻底改变了密歇根大学的攻读计划。
这是她第一次感到性别歧视,当时物理学由男性主导,女性在很大程度上被排除在该领域之外
在伯克利,吴健雄因其性别和种族格外令人关注,她的男同事赞扬了她的外表和敏锐的头脑。历史学家莎朗·麦格瑞(Sharon Bertsch McGrayne)将其称为“伯克利的美女”
核物理学家和诺贝尔奖得主埃米利奥·塞格雷(Emilio Segrè)在他的回忆录中回忆,“当她走在校园里,她总被一群崇拜者跟随,就像女王一样。”
与此同时,吴健雄在实验室中的研究,很快让她赢得了核裂变现象专家的声誉。尽管她的论文广受好评,但1940年在伯克利获得博士学位,她没能获聘留校。
部分原因是受到第二次世界大战反亚裔情绪的影响,她和她的丈夫——同为物理学家的袁家骝(Luke Chia-Liu Yuan)决定向东走,最终在史密斯学院(Smith College)获得了教职。
吴健雄在实验室工作,这张照片并未注明时间。|AGE FOTOSTOCK
制造核武器
二战为吴健雄和像她一样的无数女性科学家提供了前所未有的机会。
当男人去打仗时,大学只能雇用女性讲师。吴健雄前往普林斯顿大学,在那里她成为物理系第一位女性教师。
1944年,在到达普林斯顿后不久,她的职业生涯发生了翻天覆地的变化,在物理学家恩利克·费米(Enrico Fermi)的坚持下,美国战争部官员注意到了她关于核裂变的论文。
她最终加入了美国原子弹研发的绝密计划——现被称为“曼哈顿计划”(Manhattan Project)
史蒂文斯理工学院教授、核历史学家亚历克斯·韦勒斯坦(Alex Wellerstein)说:“该计划有一种巨大的紧迫感,对熟练的科学劳动力需求非常大。”吴健雄迅速着手开发辐射探测器,并为气体扩散研究做出贡献,这些研究至今仍在使用。
韦勒斯坦说:“气体扩散对广岛的核爆炸至关重要。”在冷战期间,它成为美国的主要技术——韦勒斯坦说,这项技术非常有用,以至于细节今天仍在很大程度上保密。
吴健雄肯定知道这项绝密计划的最终目标,但她不愿谈论核弹及其破坏性影响。相反,在接下来的几年里,这位科学家转向了物理学的其他研究,并最终推翻了物理学中最坚定的原则之一。
吴健雄在哥伦比亚大学进行了许多研究,这是曼哈顿项目的一个重要地点。这张照片是1939年,两位研究人员站在回旋加速器附近。|AGE FOTOSTOCK
打破物理学定律
战后,作为哥伦比亚大学的研究员,她与哥伦比亚大学的李政道(Tsung-Dao Lee)普林斯顿的杨振宁(Chen-Ning Yang)合作——这两位物理学家怀疑新发现的K介子(K-meson),违反了长期存在的“宇称守恒”定律。
“宇称”,就是指一个粒子与它的“镜像”粒子完全对称。比如,人在照镜子时,镜中的影像和真实的自己总是具有完全相同的性质——包括容貌、装扮、表情和动作。
同样,一个基本粒子与它的“镜像”粒子的所有性质也完全相同,它们的运动规律也完全一致,这就是“宇称守恒”。
但K介子的行为出乎意料,李政道和杨振宁认为进一步实验可能有助于弄清楚对称性是否真的存在。
当时,吴健雄提出了一个放射性同位素钴60实验。
她与美国国家标准研究所合作,将放射性钴晶体冷却到绝对零度,然后用强大的强磁场把钴60原子核自旋方向转向左旋,把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋,这两套装置中的钴60互为镜像。
实验结果表明,这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异,而且电子放射的方向也不能互相对称。结果证实了“宇称不守恒”。
这是物理学上一个开创性的发现。“这是欣喜若狂的时刻,”吴健雄后来说,“此生的回报可能就是瞥见这个奇迹。”
虽然吴健雄和她的同事们受到了尊敬,她本人也成为该领域的专家,但她的贡献被1957年诺贝尔奖委员会忽视了,该委员会将当年的物理学奖授予理论家李政道和杨振宁。
吴健雄设计并进行了证明性实验,从根本上改变了物理学家对宇宙的看法。
她被排除在诺贝尔奖之外,是性别歧视、政治角力抑或是其他因素造成的,目前尚无定论。“在历史学家能够看到委员会本身的审议之前,答案并不明确,”韦勒斯坦说。
在1981年退休之前,她是世界上最受尊敬的物理学家之一。1975年,吴健雄获得了美国国家科学奖(National Medal of Science)1978年,她成为沃尔夫奖(The Wolf Prize)的第一位获得者。
1997年吴健雄去世,无论是否获得诺奖,她本身就是这个领域的巨人。

撰文:ERIN BLAKEMORE
编译:Arvin‍‍‍‍‍‍‍‍‍
编辑:Arvin

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